创建基于DLL的Proteus仿真模型

创建基于DLL的Proteus VSM仿真模型作者：silingsong一、Proteus VSM仿真模型简介在使用Proteus仿真单片机系统的过程中，经常找不到所需的元件，这就需要自己编写。

Proteus VSM 的一个主要特色是使用基于DLL组件模型的可扩展性。

这些模型分为两类：电气模型（Electrical Model）和绘图模型（Graphical Model）。

电气模型实现元件的电气特性，按规定的时序接收数据和输出数据；绘图模型实现仿真时与用户的交互，例如LCD的显示。

一个元件可以只实现电气模型，也可以都实现电气和绘图模型。

Proteus为VSM模型提供了一些C++抽象类接口，用户创建元件时需要在DLL中实现相应的抽象类。

VSM模型和Proteus系统通信的原理如下图：绘图模型接口抽象类：ICOMPONENT――ISIS内部一个活动组件对象，为VSM模型提供在原理图上绘图和用户交互的服务。

IACTIVEMODEL――用户实现的VSM绘图模型要继承此类，并实现相应的绘图和键盘鼠标事件处理。

电气模型接口抽象类：IINSTANCE――一个PROSPICE仿真原始模型，为VSM模型提供访问属性、模拟节点和数据引脚的服务，还允许模型通过仿真日志发出警告和错误信息。

ISPICECKT（模拟）――SPICE拥有的模拟元件，提供的服务：访问、创建和删除节点，在稀疏矩阵上分配空间，同时还允许模型在给定时刻强制仿真时刻点的发生和挂起仿真。

ISPICEMODEL（模拟）――用户实现的VSM模拟元件要继承此类，并实现相应的载入数据，在完成的时间点处理数据等。

IDSIMCKT（数字）――DSIM拥有的数字元件，提供的服务：访问数字系统的变量，创建回调函数和挂起仿真。

IDSIMMODEL（数字）――用户实现的VSM数字元件要继承此类，并实现相应的引脚状态变化的判断和回调事件的处理。

IDSIMPIN（数字）――数字组件的引脚，提供检测引脚状态和创建输出事务事件的服务。

IDBUSPIN（数字）――数字组件的数据或地址总线，提供检测总线状态和创建总线输出事务事件的服务。

IMIXEDMODEL（混合）――同时继承了ISPICEMODEL 和IDSIMMODEL，元件既有模拟特性，又有数字特性。

为了让Proteus访问用户模型中的成员函数，必须创建用户模型的一个实例。

这不能通过类的接口来实现，只能通过从DLL中导出几个C函数来实现，在用户模型中必须实现这些C函数，达到构造和析构用户模型实例的效果。

（1）构造和析构绘图模型实例：IACTIVEMODEL *createactivemodel (CHAR *device, ILICENCESERVER *ils)VOID deleteactivemodel (IACTIVEMODEL *model)（2）构造和析构模拟电气模型实例：ISPICEMODEL *createspicemodel (CHAR *device, ILICENCESERVER *ils)VOID deletespicemodel (ISPICEMODEL *model)（3）构造和析构数字电气模型实例：IDSIMMODEL *createdsimmodel (CHAR *device, ILICENCESERVER *ils)VOID deletedsimmodel (IDSIMMODEL *model)（4）构造和析构混合电气模型实例：IMIXEDMODEL *createmixedmodel (CHAR *device, ILICENCESERVER *ils)VOID deletemixedmodel (IDSIMMODEL *model)二、Proteus VSM仿真模型开发流程1．绘制元件图形、引脚和相关符号。

2．制作元件，设置元件属性。

3．用C++编写元件，实现电气和绘图模型，编译生成DLL。

4．搭建电路仿真测试。

二、VSM模型开发实例下面以TG19264A点阵式液晶显示元件的开发为实例详细讲解开发过程。

TG19264A的pdf手册下载：TG19264A使用说明书.pdf1．打开Proteus，选择菜单查看>>Snap 10th，选择左边绘图工具栏的2D graphics box，绘制如图所示的三个图形。

2．选择2D graphics line，给出两条直线，设置width为36th，颜色为灰色。

选择2D graphics circle，给四个角绘制安装孔。

选择Markers for component origin，给三个图形分别绘图符号原点（图中红色部分）。

3．选择Device pin，顺时针旋转90度，放置20个引脚，如图所示。

GND、VCC、V0、Vee、LED+的电气类型选择PP-Power Pin，D/I、R/W、E、CS1、RET、CS2、CS3的电气类型选择IP-Input，D0~D7的电气类型选择IO-Bidirectional。

4．右键拖出选择框选择第一个符号，选择菜单库>>制作符号，命名为LCD19264A_C，确定。

同理，第二和第三个分别命名为LCD19264A_1 和LCD19264A_0。

当用户调用drawsymbol (-1)，将绘制LCD19264A_C，调用drawsymbol (1)，将绘制LCD19264A_1，调用drawsymbol (0)，将绘制LCD19264A_0。

5．右键拖出选择框选择符号LCD19264A_C，选择菜单库>>制作元件，Device Properties设置如图，点击Next>。

跳过封装设置，点击Next>。

组件属性设置如图，点击Next>。

选择数据手册（可选），点击Next>。

选择器件库，点击OK。

6．打开VC，新建工程，选择Win32 Dynamic-Link Library，给工程命名，建立空的DLL工程。

从Proteus 安装目录的INCLUDE文件夹中将VSM.HPP复制到当前工程目录，新建文件LCD19264A.H和LCD19264A.CPP，编写如下代码。

/****************************************************************** 文件：LCD19264A.H* 说明：不支持以下特性* (1) 不支持显示开关控制* (2) 不支持设置显示起始行*****************************************************************/#include "vsm.hpp"//LCD常量#define LCD_BLK_NUM 3 //lcd block number#define LCD_BLK_LEN 64 //lcd block length#define LCD_LINE_NUM 8 //lcd line number#define LCD_LENGTH (LCD_BLK_LEN*LCD_BLK_NUM) //lcd length#define LCD_WIDTH 64 //lcd width#define BLANK_WIDTH 50 //the width of blank#define SYM_LINEWIDTH 28 //the width of symbol line//LCD命令掩码#define CMD_MASK 0xc0//LCD命令#define DISP_ONOFF 0x00 //开关背光#define SET_STARTLINE 0xc0 //设置起始行#define SET_XADDRESS 0x80 //设置X地址#define SET_YADDRESS 0x40 //设置Y地址//延时常量#define DELAY_1s 1000000000000#define DELAY_1ms 1000000000#define DELAY_1us 1000000#define DELAY_1ns 1000#define DELAY_1ps 1/*LCD元件既有数字电气特性，也有绘图特性，所以要继承IACTIVEMODEL和IDSIMMODEL */class LCD19264A : public IACTIVEMODEL,public IDSIMMODEL{public:/* 电气模型成员函数*///数字电路总是返回TRUEINT isdigital (CHAR *pinname);//当创建模型实例时被调用，做初始化工作VOID setup (IINSTANCE *inst, IDSIMCKT *dsim);//仿真运行模式控制，交互仿真中每帧开始时被调用VOID runctrl (RUNMODES mode);//交互仿真时用户改变按键等的状态时被调用VOID actuate (REALTIME time, ACTIVESTA TE newstate);//交互仿真时每帧结束时被调用，通过传递ACTIVEDA TA数据与绘图模型通信，从而调用animate()进行绘图BOOL indicate (REALTIME time, ACTIVEDA TA *data);//当引脚状态变化时被调用，主要用来处理数据输入和输出VOID simulate (ABSTIME time, DSIMMODES mode);//可通过setcallback()设置在给定时间调用的回调函数VOID callback (ABSTIME time, EVENTID eventid);/* 绘图模型成员函数*///当创建模型实例时被调用，做初始化工作VOID initialize (ICOMPONENT *cpt);//被PROSPICE调用，返回模拟电气模型ISPICEMODEL *getspicemodel (CHAR *device);//被PROSPICE调用，返回数字电气模型IDSIMMODEL *getdsimmodel (CHAR *device);//当原理图需要重绘时被调用VOID plot (ACTIVESTATE state);//当相应的电气模型产生活动事件时被调用，常用来更新图形VOID animate (INT element, ACTIVEDATA *newstate);//用来处理键盘和鼠标事件BOOL actuate (WORD key, INT x, INT y, DWORD flags);private:IINSTANCE *instance; //PROSPICE仿真原始模型IDSIMCKT *ckt; //DSIM的数字元件ICOMPONENT *component; //ISIS内部一个活动组件对象//引脚定义IDSIMPIN *di; //D/IIDSIMPIN *rw; //R/WIDSIMPIN *en; //EIDSIMPIN *cs1; //CS1IDSIMPIN *cs2; //CS2IDSIMPIN *cs3; //CS3IDSIMPIN *d[8]; //D0~D7IBUSPIN *databus; //D[0..7]//LCD参数BYTE x_addr; //X地址（见手册）BYTE y_addr; //Y地址（见手册）BYTE status; //状态（见手册）BYTE cur_blk; //当前块号（总共分3块，见手册）BYTE DDRAM[LCD_BLK_NUM][LCD_BLK_LEN*LCD_WIDTH/8]; //LCD显示RAM BOOL new_flag; //新数据到达标志//显示参数BOX lcdarea; //LCD显示区域float pix_width, pix_height; //每象素对应矩形的宽和高};/****************************************************************** 文件：LCD19264A.CPP* 说明：不支持以下特性* (1) 不支持显示开关控制* (2) 不支持设置显示起始行*****************************************************************/#include <string.h>#include "LCD19264A.h"//----------------------------------------------------------------------------//电气模型的实现//构造数字电气模型实例extern "C" IDSIMMODEL __declspec(dllexport) * createdsimmodel (CHAR *device, ILICENCESERVER *ils){//授权认证ils->authorize(0x88888888, 0x69); //版本为6.9return new LCD19264A; //创建模型实例}//析构数字电气模型实例extern "C" VOID __declspec(dllexport) deletedsimmodel (IDSIMMODEL *model){delete (LCD19264A *)model;//删除模型实例}//数字电路总是返回TRUEINT LCD19264A::isdigital (CHAR *pinname){return 1;}//当创建模型实例时被调用，做初始化工作VOID LCD19264A::setup (IINSTANCE *inst, IDSIMCKT *dsim){instance = inst; //PROSPICE仿真原始模型ckt = dsim; //DSIM的数字元件//获取引脚di = instance->getdsimpin("D/I,d/i", true);di->setstate(FLT); //FLOATrw = instance->getdsimpin("R/W,r/w", true);rw->setstate(FLT);en = instance->getdsimpin("E,e", true);en->setstate(FLT);cs1 = instance->getdsimpin("CS1,cs1", true);cs1->setstate(FLT);cs2 = instance->getdsimpin("CS2,cs2", true);cs2->setstate(FLT);cs3 = instance->getdsimpin("CS3,cs3", true);cs3->setstate(FLT);d[0] = instance->getdsimpin("D0,d0", true);d[0]->setstate(FLT);d[1] = instance->getdsimpin("D1,d1", true);d[1]->setstate(FLT);d[2] = instance->getdsimpin("D2,d2", true);d[2]->setstate(FLT);d[3] = instance->getdsimpin("D3,d3", true);d[3]->setstate(FLT);d[4] = instance->getdsimpin("D4,d4", true);d[4]->setstate(FLT);d[5] = instance->getdsimpin("D5,d5", true);d[5]->setstate(FLT);d[6] = instance->getdsimpin("D6,d6", true);d[6]->setstate(FLT);d[7] = instance->getdsimpin("D7,d7", true);d[7]->setstate(FLT);//为方便操作，将D0~D7映射为8位总线databus = instance->getbuspin("LCD_DBUS", d, 8);databus->settiming(100,100,100); //设置时间延迟databus->setstates(SHI,SLO,FLT); //设置总线逻辑为[1,0,三态]时的驱动状态//lcd modelx_addr = 0; //X地址（见手册）y_addr = 0; //Y地址（见手册）status = 0; //状态（见手册）new_flag = TRUE; //新数据到达标志}//仿真运行模式控制，交互仿真中每帧开始时被调用VOID LCD19264A::runctrl (RUNMODES mode){}//交互仿真时用户改变按键等的状态时被调用VOID LCD19264A::actuate (REALTIME time, ACTIVESTATE newstate){}//交互仿真时每帧结束时被调用，通过传递ACTIVEDA TA数据与绘图模型通信，从而调用animate()进行绘图BOOL LCD19264A::indicate (REALTIME time, ACTIVEDATA *data){if(new_flag){ //有新数据到达data->type = ADT_REAL; //call back animate() to refresh lcddata->realval = (float)time*DSIMTICK;}return TRUE;}//当引脚状态变化时被调用，主要用来处理数据输入和输出VOID LCD19264A::simulate (ABSTIME time, DSIMMODES mode){BYTE data;if(en->isnegedge()){ //E的下降沿到达if((rw->istate()==SLO)||(rw->istate()==WLO)){ //R/W为低表示写//读块选择if((cs1->istate()==SLO)||(cs1->istate()==WLO))cur_blk = 0;else if((cs2->istate()==SLO)||(cs2->istate()==WLO))cur_blk = 1;else if((cs3->istate()==SLO)||(cs3->istate()==WLO))cur_blk = 2;elsereturn; //not select blockdata = (BYTE)databus->getbusvalue(); //读数据if((di->istate()==SHI)||(di->istate()==WHI)){ //D/I为高表示数据DDRAM[cur_blk][x_addr*LCD_BLK_LEN+y_addr] = data; //写入数据new_flag = TRUE; //新数据到达标志y_addr = ((y_addr+1)%LCD_BLK_LEN); //y地址自动加1if(y_addr==0)x_addr = ((x_addr+1)%LCD_LINE_NUM); //自动换行}else{ //D/I为低表示命令switch(data&CMD_MASK){case DISP_ONOFF: //开关背光break;case SET_STARTLINE: //设置起始行break;case SET_XADDRESS: //设置X地址x_addr = (data&0x07); //bit2~bit0break;case SET_Y ADDRESS: //设置Y地址y_addr = (data&0x3f); //bit5~bit0break;default:break;}}}else{ //E的下降沿到达,R/W为高表示读结束databus->drivetristate(time); //驱动总线为三态}}else if(en->isposedge() //E的上升沿到达&& ((rw->istate()==SHI)||(rw->istate()==WHI))){ //R/W为高表示读if((di->istate()==SHI)||(di->istate()==WHI)){ //D/I为高表示数据//读块选择if((cs1->istate()==SLO)||(cs1->istate()==WLO))cur_blk = 0;else if((cs2->istate()==SLO)||(cs2->istate()==WLO))cur_blk = 1;else if((cs3->istate()==SLO)||(cs3->istate()==WLO))cur_blk = 2;elsereturn; //not select blockdata = DDRAM[cur_blk][x_addr*LCD_BLK_LEN+y_addr];databus->drivebusvalue(time, data); //输出数据y_addr = ((y_addr+1)%LCD_BLK_LEN); //y地址自动加1if(y_addr==0)x_addr = ((x_addr+1)%LCD_LINE_NUM); //自动换行}else{ //D/I为低表示命令databus->drivebusvalue(time, status); //输出状态}}}//可通过setcallback()设置在给定时间调用的回调函数VOID LCD19264A::callback (ABSTIME time, EVENTID eventid){}//----------------------------------------------------------------------------//绘图模型的实现// Exported constructor for active component models.extern "C" IACTIVEMODEL __declspec(dllexport) * createactivemodel (CHAR *device, ILICENCESERVER *ils){ils->authorize (0x88888888,0x69); //6.9return new LCD19264A;}// Exported destructor for active component models.extern "C" VOID __declspec(dllexport) deleteactivemodel (IACTIVEMODEL *model){delete (LCD19264A *)model;}//当创建模型实例时被调用，做初始化工作VOID LCD19264A::initialize (ICOMPONENT *cpt){//获取ICOMPONENT接口和初始化component = cpt;component->setpenwidth(0);component->setpencolour(BLACK);component->setbrushcolour(BLACK);//获取显示区域component->getsymbolarea(0,&lcdarea);//计算每象素对应矩形的宽和高pix_width = (float)(lcdarea.x2-lcdarea.x1-BLANK_WIDTH*2-SYM_LINEWIDTH*2)/LCD_LENGTH;pix_height = (float)(lcdarea.y2-lcdarea.y1-BLANK_WIDTH*2-SYM_LINEWIDTH*2)/LCD_WIDTH;}//被PROSPICE调用，返回模拟电气模型ISPICEMODEL *LCD19264A::getspicemodel (CHAR *){return NULL;}//被PROSPICE调用，返回数字电气模型IDSIMMODEL *LCD19264A::getdsimmodel (CHAR *){return this;}//当原理图需要重绘时被调用VOID LCD19264A::plot (ACTIVESTATE state){//绘制LCD19264A_C元件基本图形component->drawsymbol(-1);//刷新LCD数据显示new_flag = TRUE;animate (0, NULL);}//当相应的电气模型产生活动事件时被调用，常用来更新图形VOID LCD19264A::animate (INT element, ACTIVEDATA *data){BOX pix;BYTE dat,block,line,byte_off,bit_off;if(new_flag){ //当有新数据到达new_flag = FALSE;component->begincache (lcdarea); //打开缓冲component->drawsymbol(1); //显示LCD19264_1符号//显示各点数据for(block=0; block<LCD_BLK_NUM; block++){ //blockfor(line=0; line<LCD_LINE_NUM; line++){ //linefor(byte_off=0; byte_off<LCD_BLK_LEN; byte_off++){ //line offdat = DDRAM[block][line*LCD_BLK_LEN+byte_off]; //get byte datafor(bit_off=0; bit_off<8; bit_off++){if(dat&(1<<bit_off)){ //bit=1pix.x1 = (int)(BLANK_WIDTH+(block*LCD_BLK_LEN+byte_off)*pix_width+0.5);pix.y1 = -(int)(BLANK_WIDTH+(line*8+bit_off)*pix_height+0.5);pix.x2 = pix.x1 + (int)(pix_width+0.5);pix.y2 = pix.y1 - (int)(pix_height+0.5);component->drawbox(pix); //绘制1个象素点}}}}}component->endcache(); //结束缓冲，显示数据}}//用来处理键盘和鼠标事件BOOL LCD19264A::actuate (WORD key, INT x, INT y, DWORD flags){return FALSE;}7．搭建电路如下电路，新建Keil C工程，编写代码测试元件。